(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材を積層して形成され、内壁に段部が形成され、直方体形状に形成された空洞部を有する容器と、
前記段部の段面に接して設置され、前記空洞部を２つの領域に隔てる矩形形状に形成されたセパレータと、
前記セパレータの一方の側の領域に設置された第１の電極と、
前記セパレータの他方の側の領域に設置された第２の電極と、
前記第１の電極に接続し、前記容器の外部に導通する第１の導電体と、
前記第２の電極に接続し、前記容器の外部に導通する第２の導電体と、
前記第１の電極、及び前記第２の電極に接する電解質と、
を具備し、
前記セパレータは、４つの隅に、前記空洞部内において、前記第１の電極側と前記第２の電極側とを連通する連通部が形成されていることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記連通部は、切欠き形状であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記セパレータの端部の少なくとも一部は、前記段面と前記第１の電極に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記セパレータの端部は、全周に渡って前記段面と前記第１の電極に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１つの請求項に記載の電子部品。
【請求項５】
前記段面の上に置かれたセパレータの前記段面での移動可能な距離の最大値よりも、前記移動可能な方向に係る前記段面の長さが大きく設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１つの請求項に記載の電子部品。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちの何れか１つの請求項に記載の電子部品と、
前記電子部品に蓄電する蓄電手段と、
所定の機能を発揮する他の電子部品と、
前記蓄電した電荷を用いて前記他の電子部品に電力を供給する電力供給手段と、
を具備したことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、及び電子装置に関し、例えば、電気二重層キャパシタなどの電気化学セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、電解質中のイオンを分極することにより蓄電し、これを放電することにより電力を供給するデバイスである。
この蓄放電機能により、電気二重層キャパシタは、例えば、電子機器の時計機能や半導体メモリなどのバックアップ電源、マイクロコンピュータやＩＣメモリなどの電子装置の予備電源などに用いられている。
【０００３】
特に表面実装が可能な電気二重層キャパシタは、小型化・薄型化が可能であるため、薄型の携帯端末に適している。
このような小型化・薄型化の要望に応えるため、下記の特許文献１では、次に説明するように、凹部を有する容器に分極用の電極と電解質を収納し、開口部を封口板で封止した電気二重層キャパシタが提案されている。
【０００４】
図１０は、従来の電気二重層キャパシタ１００の断面図である。
内壁が垂直な凹部１１３が形成されたセラミックス製の凹状容器１０２の底面には、金属層１１１が設けてあり、金属層１１１の上面には正極電極１０６が接合している。金属層１１１は、凹状容器１０２を貫通して凹状容器１０２の底面の正極端子１１２に電気的に接続しており、このため、正極電極１０６は、金属層１１１を介して正極端子１１２に電気的に接続している。
【０００５】
また、金属製の封口板１０３は、金属製の接合金属層１０８により凹部１１３の開口部に接合し、凹部１１３を封口している。なお、封口板１０３の下側の面には金属層１１５が形成されており、金属層１１５が接合金属層１０８と接合する。
凹状容器１０２の側面には、接合金属層１０８と凹状容器１０２の底面の負極端子１１０を接続する金属層１０９が形成されている。負極電極１０５は、封口板１０３の下面に接合しており、封口板１０３、接合金属層１０８、金属層１０９を介して負極端子１１０に電気的に接続している。
【０００６】
負極電極１０５と正極電極１０６の間には、これらの短絡を防ぐセパレータ１０７が設けられており、また、凹部１１３には電解質が封入されている。
そして、電気二重層キャパシタ１００は、負極端子１１０、正極端子１１２に電圧を加えると蓄電し、当該蓄電した電荷を放電して時計機能の維持やメモリなどに電力を供給する。
【０００７】
しかし、凹部１１３に、正極電極１０６、セパレータ１０７、負極電極１０５を配置する際に、ずれが生じると負極電極１０５と正極電極１０６が短絡する可能性があった。
また、セパレータ１０７を熱可塑性を有する材質で構成した場合、封口板１０３で凹部１１３を封口する際の加熱によってセパレータ１０７が収縮し、負極電極１０５と正極電極１０６が短絡する可能性もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２１６９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電気二重層キャパシタなどの歩留まりを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）請求項１に記載の発明では、シート材を積層して形成され、内壁に段部が形成され、直方体形状に形成された空洞部を有する容器と、前記段部の段面に接して設置され、前記空洞部を２つの領域に隔てる矩形形状に形成されたセパレータと、前記セパレータの一方の側の領域に設置された第１の電極と、前記セパレータの他方の側の領域に設置された第２の電極と、前記第１の電極に接続し、前記容器の外部に導通する第１の導電体と、前記第２の電極に接続し、前記容器の外部に導通する第２の導電体と、前記第１の電極、及び前記第２の電極に接する電解質と、を具備し、前記セパレータは、４つの隅に、前記空洞部内において、前記第１の電極側と前記第２の電極側とを連通する連通部が形成されていることを特徴とする電子部品を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記連通部は、切欠き形状であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記セパレータの端部の少なくとも一部は、前記段面と前記第１の電極に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記セパレータの端部は、全周に渡って前記段面と前記第１の電極に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１つの請求項に記載の電子部品を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記段面の上に置かれたセパレータの前記段面での移動可能な距離の最大値よりも、前記移動可能な方向に係る前記段面の長さが大きく設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１つの請求項に記載の電子部品を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、請求項１から請求項５のうちの何れか１つの請求項に記載の電子部品と、前記電子部品に蓄電する蓄電手段と、所定の機能を発揮する他の電子部品と、前記蓄電した電荷を用いて前記他の電子部品に電力を供給する電力供給手段と、を具備したことを特徴とする電子装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、凹部内に段部を形成し、当該段部の上にセパレータを設置することにより、電気二重層キャパシタなどの歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態、及び第１の実施の形態の変形例１を説明するための図である。
【図２】第１の実施の形態の変形例２を説明するための図である。
【図３】セパレータの大きさを説明するための図である。
【図４】段部の形成パターンを説明するための図である。
【図５】段部の形成パターンを説明するための図である。
【図６】第２の実施の形態、及び第２の実施の形態の変形例１を説明するための図である。
【図７】第２の実施の形態の変形例２を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態、第２の実施形態の変形例３を説明するための図である。
【図９】第１の実施形態、第２の実施形態の変形例４を説明するための図である。
【図１０】従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（１）実施形態の概要
凹部１３（図１（ａ））は、段部５１を有する２段構造となっている。そして、段部５１の上に置かれたセパレータ７によって、上下の電極５、６が隔てられている。
セパレータ７の大きさは、セパレータ７が最大限ずれたとしても、段部５１による開口部がセパレータ７によって覆われる大きさに設定されている。
そのため、セパレータ７がずれたとしても、電極５と電極６が短絡する不具合を効果的に抑制することができる。
また、凹状容器２は、シート材４１〜４４を積層して焼成することにより形成する。シート材４３、４４に凹部１３の形状に対応する開口部を形成しておくことにより、容易に凹部１３、及び段部５１を形成することができる。
【００１４】
（２）実施形態の詳細
（第１の実施の形態）
本実施の形態の電子部品を構成する電気化学セルについて図面を参照して説明する。なお、以下では、実施の形態として電気二重層キャパシタを例として説明するが、電子部品を非水電解質電池など、他の種類の電気化学セルとすることも可能である。
【００１５】
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ１の側面断面図である。電気二重層キャパシタ１は直方体形状を有しており、大きさは、例えば、高さが１［ｍｍ］以下、縦が２．５［ｍｍ］程度、横が３．０［ｍｍ］程度の直方体形状を有している。
【００１６】
電気二重層キャパシタ１、中段に段部５１が形成された凹部１３を有する凹状容器２、下側の面に金属層１５が形成された封口板３、負極として使用される電極５、正極として使用される電極６、セパレータ７、接合金属層８、金属層９、金属層１１、端子１０、端子１２、及び、凹部１３に封入された電解質（図示せず）などを用いて構成されている。
端子１０、１２は、表面実装のための端子であり、以下では、端子１０、１２の側を下方向、封口板３の側を上方向とする。
なお、図１では、部材の接合関係が分かりやすいように、電極５、セパレータ７、電極６の間に間隙を図示しているが、凹部１３にこれらの部材を隙間なく詰め込んでもよい。
【００１７】
凹状容器２は、例えば、アルミナ成分を９０ｗｔ％以上含有するセラミックスで構成されており、グリーンシートと呼ばれる柔軟性を有するセラミックスのシート材４１〜４４を複数枚重ねて焼成して一体化することにより形成される。焼成後の各シートの厚さは、１００〜３００μｍとすることができ、側面の壁の厚さは、１００〜５００μｍとすることができる。図１（ａ）では、シート材４１〜４４の接合部を破線で示してある。
シート材４３とシート材４４には、開口部が形成されており、シート材４３の開口部は、シート材４４の開口部よりも、段部５１の大きさだけ小さく形成されている。
このため、シート材４１〜４４を積層して焼成すると、段部５１が形成された凹部１３を有する凹状容器２が形成される。
このように、凹状容器２は、シート材を積層して形成するため、段形状を容易に形成することができる。
【００１８】
金属層１１は、シート材４２の表面にタングステン（Ｗ）等の金属粉末を含有するペーストをあらかじめ導体印刷し、凹状容器２を焼成することにより形成される。金属層１１のうち、電極６と接する部分は集電体として機能する。
更に、金属層１１は、シート材４２の表面に沿って凹状容器２を貫通し、凹状容器２の側面を経て端子１２に接続している。当該凹状容器２の外側の側面に形成された部分は、凹状容器２を積層した後、追加形成されたものである。金属層１１は、電極６と端子１２を電気的に接続している。
金属層９も同様に凹状容器２の側面に形成され、接合金属層８と端子１０を電気的に接続しており、電極５と端子１０は、金属層１５、接合金属層８、金属層９を介して電気的に接続している。
凹状容器２の金属層９が形成された側面では、シート材４１〜４６の上面に補助電極が設けてあり、側面での電気的接続がより確実となるようにしている。
【００１９】
金属層１１の導体印刷は、例えば、タングステンなどの耐食性があり、凹状容器２の焼成に耐えうる高融点の金属材料を含むインキでスクリーン印刷することにより行われる。
タングステンは、融点が高く、酸化しにくく、セラミックス面との適度な密着強度を有し、焼成後も実用的な電気抵抗を有するため、凹部１３に形成する電極として適している。しかし、タングステンを正極の集電体として使用する場合、電解質に接した状態で電圧を印加すると電解質中に電気化学的に溶け出すため、金属層１１の表面のうち、少なくとも電解質に接する部分には、保護膜（導電性保護層）が必要である。
タングステンを使用した金属層１１に導電性保護層を形成する場合、アルミニウム、チタン、ニオブなどの耐食性のよい金属を、真空蒸着法やＲＦスパッタリング法などの厚膜法などで形成する。また、導電性保護層として、導電性の樹脂を用いることも可能である。
なお、導電性保護層としては、Ａｕ、Ｃｕによる湿式メッキを用いることで形成してもよい。さらにＣｕ合金系メッキやＡｕ合金系メッキにより形成してもよい。
本実施形態及び変形例では、金属層９、１１に対する導電性保護層（保護膜）についての図示を省略するが、上記の通り形成されている。
【００２０】
電極６は、金属層１１の上面に炭素を含有する導電性接着剤によって接合している。
電極６は、活性炭を主成分とする電極活物質をシート状に形成して矩形に切断することにより形成されており、例えば、天然素材ではヤシガラ、人造材料では、石炭ピッチ、石油ピッチやフェノール系樹脂の炭化物をそれぞれ水蒸気や化学薬品または電気学的に賦活したものが用いられる。
【００２１】
凹部１３の開口部の端部には、封口板３と凹状容器２を接合する金属層である接合金属層８が形成されている。
接合金属層８は、開口部の端部の全周に形成されたメタライズ層と、メタライズ層の上に形成されたロウ材（銀ロウ、金ロウ、銀−銅ロウなど）の層から構成されている。接合金属層８は、封口板３と凹状容器２の間の気密性を確保するためシールリングと呼ばれることもある。
【００２２】
接合金属層８は、例えば、コバール（Ｃｏ：１７、Ｎｉ：２９、Ｆｅ：５４の比率の合金）で構成されており、コバールの表面はニッケルや金、スズ等の金属を単体または複数種を重ねてメッキが施されており、コバール製の金属リングを凹状容器２の端部に設置して、前出の銀ロウ等のロウ材を溶着することにより固着される。
後述するように、封口板３を凹部１３の開口部に設置して加熱すると、金属リング表面のニッケルがロウ材として溶けて、封口板３の金属層１５と融着し、凹部１３が封口板３により封口される。
【００２３】
凹状容器２の側面から上面にかけて、接合金属層８と端子１０に接続する金属層９が形成されており、これによって、接合金属層８と端子１０が導通する。金属層９は、金属層１１と同様の材質で構成されており、接合金属層８はシート材４１〜４４を積層した後に形成される。
【００２４】
端子１０、１２は、タングステンを含むインキなどで導体印刷して焼成した後、その表面に金やニッケル、スズなどをメッキして形成されている。メッキには、電解メッキ、無電解メッキなどがあり、また、真空蒸着などの気相法によって形成してもよい。
これにより、端子１０、１２の高いハンダ濡れ性が確保され、電気二重層キャパシタ１を基板に良好に表面実装することができる。
なお、本実施の形態では、端子１０、１２を凹状容器２の外側底面部に設けたが、外側側面部に形成したり、あるいは、外側底面から側面に連続して形成してもよい。
【００２５】
封口板３は、コバールなどで構成された金属部材である。コバールは、セラミックスと熱膨張率がおおよそ等しいため、リフロー時に電気二重層キャパシタ１を加熱した場合に封口板３と凹状容器２の間に発生する応力を抑制することができる。
封口板３の下側の面には、封口板３を接合金属層８に良好に接合するために、ニッケルメッキによる金属層１５が形成されている。
金属層１５が接合金属層８にロウ付けされると封口板３が凹部１３の開口部に物理的、及び電気的に接合する。
【００２６】
ロウ付けは、封口板３を加圧しながら加熱することにより溶解し、封口板３と凹状容器２を接合する。
より具体的には、ローラ電極を封口板３の縁部に適当な圧力で接触させ、通電しながら回転走行させるパラレルシーム溶接を用いることができる。接触抵抗により接合金属層８が加熱され、加圧と加熱が行われる。パラレルシーム溶接以外にも、レーザーを透過することができるガラス等で封口板３を加圧しながらパルスレーザによる加熱溶接も可能である。
【００２７】
パラレルシーム溶接を行う場合、接合金属層８と封口板３の相性がよい材料を選択するのが望ましく、例えば、接合金属層８に電解ニッケル、無電解ニッケルを用いた場合は、封口板３は、コバールに電解ニッケル、または無電解ニッケルを施したものを用いる。これにより、必要以上に溶接パワーを上げなくて済む。
また、金属層９と接合金属層８を接合するロウ材として、金ロウ、銀ロウ、銀−銅ロウなどのロウ材やハンダ材を用いることも可能である。
【００２８】
金属層１５の下側の表面には、電極活物質で構成された電極５が炭素を含有する導電性接着剤により接合している。
電極５の材質と形状、大きさは電極６と同様である。金属層１５の電極５と接している部分は、集電体として機能する。そして、金属層１５の電極５と接していない部分は、集電体と接合する導電体として機能している。
このようにして、電極５は、金属層１５、接合金属層８、金属層９を介して端子１０に電気的に接続している。
【００２９】
電極５、６は、凹部１３と封口板３により構成される空洞部内で対面しており、電極５、６の間には、電極５、６の接触による短絡を防止するためのセパレータ７が設置されている。
セパレータ７の材質としては、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、変性ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂などの表面に親水性を付与した材料からなる不織布、やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製や前出の樹脂の多孔製フィルム、またはガラス繊維を用いることができる。またセルロース系のセパレータを用いてもよい。
セパレータ７は、電極５と電極６との短絡防止機能を備える他、より多くの電解質を含ませておく機能、すなわち、電解質の高い保液機能を備えるいことが好ましい。本実施形のセパレータ７としては、ＰＴＦＥを使用するが、保液機能の観点からガラス繊維が最も望ましい。
【００３０】
段部５１の高さは、電極６の上面付近より上側に形成されている。そして、セパレータ７の大きさは、段部５１による開口部よりも大きく設定されており、セパレータ７の端部は、段部５１の上に設置されている。
また、後述するように、セパレータ７の大きさは、セパレータ７が段部５１の上でスライドしても段部５１から脱落しない大きさに設定されている。
このようにセパレータ７の大きさを設定すると、セパレータ７が最大限移動したとしても、段部５１による開口部が常にセパレータ７によって覆われており、電極５と電極６が短絡しない。
図１（ｂ）のように、壁面がテーパ形状であると、接合金属層８と封口板３を溶着する際の荷重によっても割れにくく、電極も挿入しやすくなる。テーパの角度は、１度〜５度がよい。なお、図示しないが他の壁面もテーパ形状に形成してある。
【００３１】
更に、凹部１３と封口板３より構成される空洞部内には電解質が封入されている。
電解質は、例えば、ＰＣ（プロピレンカーボネート）やＳＬ（スルホラン）などの非水溶媒に（ＣＨ３）・（ＣＨ４）３Ｎ・ＢＦ４などの支持塩を溶かした溶液で構成されている。このように本実施の形態では支持塩として液体を用いるが、ゲル状や固体状の電解質を併用または単体で用いることも可能である。封止方法にも依存するが、電解質として、液体の溶媒を用いる場合は、沸点が２００℃以上あることが望ましい。
【００３２】
更に、封口時に印加された熱によって蒸気圧が上がらないことが望ましい。電解液中に沸点が１００℃未満の低沸点の溶媒を添加することはできるが、少なくとも樹脂の融点における蒸気圧が０．２ＭＰａ−Ｇ以下が望ましい。電解液を注入する場合、電解液を凹部１３に注液後、減圧や加熱や加圧を単独又は組み合わせることによって、電解質を電極の細部にまで含浸させることができる。
【００３３】
以上のように構成された電気二重層キャパシタ１を、端子１０を負極、端子１２を正極として基板に表面実装し、例えば、携帯電話のメモリやクロックのバックアップ電源として使用することができる。
また、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ１２，ＬｉＣｏＯ２などの正極活物質を有する電極や、Ｌｉ−Ｓｉ−Ｏ、Ｌｉ−ＡＬ等を含有する負極、更に、ＰＣにＬｉＢＦ４を１Ｍ溶解した電解液などを用いることで、リチウムイオン電池を構成することができる。この時、各活物資に、導電助剤や結着剤を併用できる。
この場合、携帯電話は、主電源の電池を装着すると同時に電気二重層キャパシタ１を充電しておき、電池交換時や主電源の電圧が低下した場合に、電気二重層キャパシタ１に蓄積された電荷を放電してメモリに電力を供給したり、クロック等の機能を保持する。
【００３４】
以上では、凹状容器２をアルミナを主成分とするセラミックス（ＨＴＣＣ）で構成したが、例えば、耐熱性樹脂、ガラス、セラミックスガラス、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）などの耐熱材料で構成することも可能である。
凹状容器２をガラスやガラスセラミックスで形成する場合は、低融点のガラスやガラスセラミックスに銀を主成分とする低融点な金属材料を導体印刷により配線を施し、積層した後、低温で焼成する。
【００３５】
（変形例１）
図１（ｃ）は、第１の実施の形態に係る変形例１を説明するための図である。
先に説明した第１の実施の形態では、電極５、６の互いに面する面が同じ大きさに設定されていたが、変形例１では、電極５が大きく設定されている。
電極５の電極６と面する面（下側の面）は、段部５１で形成される開口部よりも大きく設定されている。
そして、電極５の下側の面と段部５１の間の距離は、セパレータ７の厚さよりも小さくなるように設定されている。
【００３６】
このため、凹部１３を封口板３で封口すると、セパレータ７の端部６１が段部５１と電極５の下側の面で挟まれて固定される。
このように、セパレータ７の端部６１を段部５１の上面と電極５の下面で挟んで固定するため、セパレータ７のずれを防止することができる。
更に、加熱によってセパレータ７が縮む場合であっても、端部６１を固定することにより縮みを抑制することができる。
【００３７】
（変形例２）
図２は、第１の実施の形態に係る変形例２を説明するための図である。
この例では、電極５の下側の面は、電極６の上側の面よりも小さく形成されている。
この場合、正極電極（電極６）の方が負極電極（電極５）よりも大きいため、以下のように蓄電に有利となる。
【００３８】
電気二重層キャパシタは、例えば、電極５に０Ｖ、電極６に２．６Ｖを越える電圧を印加する。この時、電極５は、マイナス側に電圧が印加されるので、カチオンが吸着し、電極６は、プラス側に電圧が印加されるので、アニオンが吸着する。
この電圧を印加し続けることで、電解液中に溶媒や電解液の支持塩を構成するカチオンやアニオンが分解する。各電極に印加される電圧をポテンシャルウインドー内に収めることで、この電解液の構成成分の分解を抑制・回避できる。
ポテンシャルウインドーに納める方法として、両極に印加される電圧を保ったまま、電位をシフトする方法があり、電極に吸着するイオンの密度をさげることによって、電位をシフトさせることができる。
【００３９】
電極に吸着するイオンの密度を下げるのは、一方の電極の比表面積を他方と比較して、変化させることで実現が可能である。つまり、上述の変形例２の様に、単位体積当たりの比表面積の電極を用いた場合、電極５の下側の面は、電極６の上側の面よりも小さく形成ことで実現可能である。
この電位をシフトさせることによって、両電極に印加される電圧をポテンシャルウインドー内に収めることができ、電解液の劣化を抑え、安定した品質のキャパシタを得ることができる。
【００４０】
図３は、セパレータ７の大きさを説明するための図である。
ここで、セパレータ７が、段部５１ａ、５１ｂの上に設置されているとし、セパレータ７の移動方向が段部５１ａ、５１ｂが形成された方向であるとする。図に示したように、セパレータ７は、段部５１ａ、５１ｂによる開口部よりも大きく設定されている。
また、セパレータ７と凹部１３の壁面の間の距離をＬ１、Ｌ２とし、段部５１ａ、５１ｂの長さ（凹部１３の壁面から突出している距離）をＭ１、Ｍ２とする。
この場合、セパレータ７が段部５１ａ、５１ｂの上をスライドしても、セパレータ７が常に段部５１ａ、５１ｂによる開口部を覆っている長さ、あるいは、段部５１ａ、５１ｂから脱落しない長さは、Ｌ１＋Ｌ２＞（Ｍ１とＭ２のうち小さい方）・・・式（１）、である。
図３の例では、Ｍ１＜Ｍ２であるため、式（１）は、Ｌ１＋Ｌ２＞Ｍ１となる。
なお、セパレータが収縮する場合などを考慮し、理論上必要な最低値よりもセパレータ７を大きめにつくって余裕を持たせている。
【００４１】
図４の各図は、段部５１の形成パターンを説明するための図である。
図に示したように、上方から見ると、凹状容器２、及び凹部１３は、矩形形状を有している。
なお、円形に形成することもできるが、基板上に設置した場合にデッドスペースが生じるため、電気二重層キャパシタ１では、矩形形状を採用した。
上方から見ると、接合金属層８（シールリング）は、Ｒを持つロの字の形状。厚みは約０．１５ｍｍ。金属層９は上面にニッケルメッキの上に、防錆のため金メッキが施されている。
【００４２】
図４（ａ）は、凹部１３の全周に段部５１を形成した例である。全周に段部５１を形成することにより、セパレータ７がどの方向に移動しても段部５１による開口部がセパレータ７に覆われ、電極５と電極６の短絡を効果的に防止することができる。
図４（ｂ）は、矩形形状の長い方の辺に段部５１を設定した例であり、図４（ｃ）は、矩形形状の短い方の辺に段部５１を設定した例である。
このように、矩形形状の２対の辺のうち、１対に段部５１を形成すると、電極６の設置面積を広くすることができ、電極６を大きくすることができる。
図５（ｄ）は、凹部１３の四隅に段部５１を形成した例であり、図５（ｅ）は、凹部１３の４辺に四隅を除いて段部５１を形成した例である。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ１の側面断面図である。
本実施の形態では、電極５と端子１０、及び、電極６と端子１２を凹状容器２の本体内部を貫通する貫通電極２１、２２によって接続する。
以下、貫通電極２１、２２について説明する。なお、貫通電極は、タングステン（Ｗ）製で、ＶＩＡとも呼ばれる。
【００４４】
凹状容器２の凹部１３の下には、貫通電極２２用の孔のあいたシート材４１、４２を積層することにより、凹部１３の底面と凹状容器２の底面に開口部を有する直径が約０．１ｍｍの貫通孔が形成されている。
そして、当該貫通孔には、金属層１１と端子１２を電気的に接続する円柱形状の貫通電極２２が形成されている。
貫通電極２２の外径と貫通孔の内径は同じに設定されており、貫通電極２２と貫通孔の内壁の間には間隙が生じないように、貫通孔の断面積よりも大きな中間電極を形成している。
【００４５】
貫通電極２２は、この貫通孔に予め金属タングステンの粒子を含有するペーストを流しいれ、容器の焼成と同時に形成することもできる。さらに、導電ペーストを注入して固化させたり、あるいは、金属製の棒材を挿入することにより形成される。金属の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレススチール、タングステン、ニッケル、銀、金、あるいは、炭素を含む導電性樹脂などを用いることができる。電極６は、保護層を介した金属層１１、貫通電極２２を介して端子１２に電気的に接続している。
【００４６】
また、シート材４１〜４４には、それぞれ直径が約０．１ｍｍの貫通電極２１用の孔があいており、シート材４１〜４４を積層することにより、凹部１３を囲む側壁内に、凹部１３の開口部の端部と凹状容器２の底面に開口部を有する貫通孔が形成されている。
そして、当該貫通孔には、接合金属層８と端子１０を電気的に接続する円柱形状の貫通電極２１が形成されておりこれによって、接合金属層８と端子１０が電気的に接続している。このため、電極５は、金属層１５、接合金属層８、貫通電極２１を介して端子１０に電気的に接続する。
貫通電極２１の外径と貫通孔の内径は同じに設定されており、貫通電極２１と貫通孔の内壁の間には間隙が生じないようになっている。
貫通電極２１の材質や形成方法は貫通電極２２と同様である。
【００４７】
第１の実施の形態の金属層９、１１のように、凹状容器２の側面に配線が形成されている場合、電気二重層キャパシタ１を基板に表面実装する際に、ハンダが金属層９、１１を這い上がり、短絡の原因となる可能性が考えられるが、本実施の形態では、電極５と端子１０、及び電極６と端子１２を接続する配線が、凹状容器２の本体内部に形成されているため、ハンダの這い上がりを防止することができる。
また、貫通電極２２の貫通孔の両端が金属層１１、端子１２により封口されているため、リフロー時に加熱して凹部１３内の電解質の蒸気圧が上がった場合でも、電解質の漏れを防ぐことができる。
【００４８】
なお、端子１０、１２の端部は、凹状容器２の底面の端部まで形成せず、端子１０、１２の端部と凹状容器２の底部の端部が揃っていない。
このように構成すると、大判のシート材に多数の電気二重層キャパシタ１を一度に作成し、分割して個々の電気二重層キャパシタ１を取り出す場合に（チョコレートブレークと呼ばれることがある）、分割に伴って端子１０、１２が剥がれたり、割れたりするのを防止することができる。なお、これは一例であって、端子１０、１１を凹状容器２の底面の端部まで形成してもよい。
あるいは、端子１０、１１を底面から側面に連続して形成してもよい。この場合、端子１０、１２の端部が凹状容器２の側面にかかって、基板に対して垂直となっている。
このため、電気二重層キャパシタ１をリフローすると、ハンダが端子１０、１２の垂直部分を這い上がって固化し、電気二重層キャパシタ１と基板との接合強度が向上する。
【００４９】
（変形例１）
図６（ｂ）は、第２の実施の形態の変形例１に係る電気二重層キャパシタ１の側面断面図である。
本変形例では、貫通電極２２について、シート材４２での直径をシート材４１での直径よりも大きく設定してあり、リフロー時に加熱して凹部１３の圧力が上昇した場合であっても、当該圧力が貫通電極２２に作用し、貫通電極２２が凹状容器２から抜け落ちることを防止することができる。
同様に、貫通電極２１について、シート材４４での直径をシート材４１〜４３での直径よりも大きく設定してある。
【００５０】
（変形例２）
図７は、第２の実施の形態の変形例２に係る電気二重層キャパシタ１の側面断面図である。
凹状容器２は、シート材４１〜４５を積層して形成されている。
本変形例では、シート材４３の開口部よりもシート材４４の開口部を大きく設定し、更に、シート材４４の開口部よりもシート材４５の開口部を大きく設定してある。
これによって、シート材４３によって、段部５１が形成され、更に、シート材４４によって段部５２が形成されている。
このように、本変形例では、凹部１３に２つの段部５１、５２を設けているが、凹状容器２は、シート材を積層して形成するため、このように更に複雑な段部も容易に形成することができる。
【００５１】
段部５１には、第１の実施の形態と同様にセパレータ７が設置されている。
段部５２の上側の面には、貫通電極２１側の段部５２の辺に金属層１６が形成されている。金属層１６は、金属層１１と同様の材質、製法により形成されている。
そして、金属層１６の上には、電極５の一方の端部が接合している。
なお、電極５の他方の端部と段部５２の間には間隙が設けてあり、当該間隙を介して電極５と電極６の間に電解質が注入される。
【００５２】
金属層１６は、シート材４４の表面に沿って凹状容器２の本体内部に侵入しており、凹状容器２の本体内部で貫通電極２１に接合している。
このため、電極５は、金属層１６、貫通電極２１を介して端子１０に電気的に接続している。
変形例２では、封口板３を集電体として使用しないため、封口板３を樹脂製のシート材などの絶縁部材で形成することができる。
【００５３】
そのため、シート材４１〜４５を樹脂製のシート材を積層して形成し、同じく樹脂製のシート材である封口板３で封口する構成とすることも可能である。
樹脂としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）を用いることができる。
【００５４】
また、電極５の上側の面にアルミ箔を設置すると共に、当該アルミ箔の端部を金属層１６に接合することにより、電極５の上側の面にアルミ箔の集電体を設けて電気二重層キャパシタ１の蓄電・放電機能を高めることもできる。
【００５５】
次に、セパレータ７に関する変形例について説明する。
なお、以下に説明するセパレータ７の変形例については、段部５１上に配置する場合を例に説明するが、段部５１が形成されていない電気二重層キャパシタ（例えば、図１０参照）に対しても適用することが可能である。
【００５６】
図８は、第１の実施形態とその変形例１、２、及び第２の実施形態とその変形例１に対する、他の変形例３を説明するための図であり、セパレータ７と電極５について表したものである。
図８（ａ）は、図１（ａ）で説明した各実施形態や変形例に適用した基本形状のセパレータ７と電極５を表したものである。この図８（ａ）に示すように、基本形状のセパレータ７は平板形状をしている。なお、図１（ａ）では、電極５がセパレータ７から離れた状態で表示されているが、図８（ａ）に示すように電極５はセパレータと当接した状態であったり、電極５がセパレータを加圧している状態であってもよい。
【００５７】
これに対して変形例３のセパレータ７では、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、平板部７ａとその外縁に形成された壁部７ｂとから形成されている。そしてセパレータ７の平板部７ａで電極７と当接する（図１（ａ）のように離れていても良い）一方、壁部７ｂが電極５の外周側面と対向するようになっている。
なお、壁部７ｂについては、平面部７ａの外周全面にわたって形成されていても良く、一部について形成されていてもよい。一部で形成される場合としては、平面部７ａの対向する２つの辺全体に形成する場合のほか、全ての辺に形成するが辺の全長ではなく一部に形成する場合、何れか１つの辺全体に形成する場合、何れかの辺の一部に形成する場合などがある。
この変形例３によれば、電極５と電極６との接触を、より確実に回避することができる。
【００５８】
図８（ｂ）は、変形例３のうち、セパレータ７の外縁部を湾曲したものである。この図８（ｂ）のように外縁部を湾曲させる場合のセパレータ７の材質としては、湾曲させた形状を維持する材質が好ましく、例えば、ＰＴＦＥが適している。
図８（ｃ）は、変形例３のうち、セパレータ７に凹部が形成されたものである。この場合、セパレータ７の凹部の内側底面外周部に湾曲部が形成されていても、いなくてもよい。この図８（ｃ）の凹部については、電極５の圧縮力によってセパレータ７との当接部とその周辺部が窪むことで形成されたものである。このように電極５の圧力で窪むセパレータ７の材質としては、例えば、不織布、セルロース系材料、ガラス繊維等が使用可能である。但し、セパレータ７の窪みは電極５の圧力により形成されるのではなく、予めセパレータ７に窪み部を形成しておき、その底部７ａに電極５を当接させるようにしてもよい。
【００５９】
なお、図８（ｂ）、（ｃ）に示したセパレータ７の壁部７ｂは、電極５の厚さと略同一の高さに形成した場合について表しているが、壁部７ｂの高さとしては、電極５の厚さよりも低くする事も可能である。
すなわち、電極５の厚さをｍ１とした場合、壁部７ｂの高さｍ２は、ｍ２≦ｍ１であり、例えば、ｍ２＝（１／２）ｍ、（２／３）ｍ、（１／４）ｍ、（１／５）ｍとしてもよい。
【００６０】
図９は、第１の実施形態とその変形例１、２、及び第２の実施形態とその変形例１、２に対する、他の変形例４を説明するための図である。
図９（ａ）は、図４や図５で説明した各段部５１上に配設される基本形状のセパレータ７を上からみた状態を表したもの（上面図）である。この図９（ａ）に示すように、基本形状のセパレータ７は、凹部１３の形状に合わせた形状、すなわち、長方形状をしている。
これに対して変形例４のセパレータ７では、凹部１３内において電極５側と電極６側とを連通する連通部（連通手段）を設けたものである。この連通部は、電気二重層キャパシタを形成する際にセパレータ７の下側に入り込んだ気体を抜くためのものである。
連通部としては、図９（ｂ）、（ｃ）に示すようにセパレータ７の隅に切欠き７ｄを形成する場合と、図９（ｄ）に示すように隅にガス抜き用の貫通孔７ｅを形成する場合がある。
なお、変形例４のセパレータ７を段部５１上に配置する場合、連通部（切欠き７ｄ、貫通孔７ｅ）は、段部５１からずれた位置（段部５１と重ならない位置）に形成する。
【００６１】
図９（ｂ）は１箇所に、図９（ｃ）は４隅に、それぞれＣ面取りにより切欠き７ｄを形成したものであるが、Ｒ面取りにより形成してもよい。また、２箇所（平行する２隅、対角上の２隅）に、Ｃ面取りやＲ面取りによる切欠き７ｄを形成してもよい。
図９（ｄ）は、１箇所にガス抜き用の貫通孔７ｅを形成したものである。この図９（ｄ）では断面形状円形の貫通孔としたが、断面形状は楕円、四角、三角など他の形でもよい。また、切欠き７ｄと同様に、２箇所、３箇所、４箇所の何れでもよい。２箇所の場合平行する２隅や、対向する２隅でもよい。
なお、図９に示した各連通部はセパレータ７の隅に形成したが、何れかの片部に切欠きを設けたり、貫通孔を設けるようにしてもよい。
【００６２】
なお、変形例３と変形例４を組み合わせたセパレータ７とすることも可能である。すなわち、セパレータ７に壁部７ｂと連通部の両方を形成することも可能である。この場合、変形例３について説明した各例のいずれと、図４について説明した各例のいずれとを組み合わせてもよい。
【００６３】
以上に説明した実施の形態、及び変形例によって、次のような効果を得ることができる。
（１）シート材を積層して凹状容器２を形成することにより、電極５、６を収納する凹部１３に段部５１を容易に形成することができる。
（２）凹部１３に段部５１を設けることにより凹状容器２の内部構造を２段にし、セパレータ７の端部が常に段部５１の上面に接することで、セパレータ７に対して上下にある電極５、６を完全に分離することができ、セパレータ７がずれても短絡しないようにすることができる。
（３）第１の実施の形態の変形例１では、セパレータ７が熱などにより収縮しても電極５と段部５１によってセパレータ７の端部が挟まれているため、電極５と電極６の短絡を低減することができる。
（４）電極５と電極６の短絡を効果的に抑制することができるため、電気二重層キャパシタ１の歩留まりを向上させることができる。
（５）凹状容器２は、凹部１３が開放している上段の面から下段の面に至る間に、更に、階段状の面が下段の面と平行な中段の面を有するため、中段の面をセパレータ７の設置に用いることができる。
【００６４】
以上に説明した実施の形態、及び変形例によって、次のような構成を得ることができる。
凹状容器２は、シート材４１〜４４を積層して形成され、凹部１３によって形成される空洞部は内壁に段部５１を有するため、シート材を積層して形成され、内壁に段部が形成された空洞部を有する容器として機能している。
段部５１の上面にセパレータ７が置かれ、凹状容器２が上下に二分されているため、セパレータ７は、前記段部の段面に接して設置され、前記空洞部を２つの領域に隔てるセパレータとして機能している。
電極５は、前記セパレータの一方の側の領域に設置された第１の電極として機能し、電極６は、前記セパレータの他方の側の領域に設置された第２の電極として機能している。
金属層１５、接合金属層８、金属層９、及び端子１０は、前記第１の電極に接続し、前記容器の外部に導通する第１の導電体として機能し、金属層１１、端子１２は、前記第２の電極に接続し、前記容器の外部に導通する第２の導電体として機能する。
また、凹部１３に封入された電解質は、前記第１の電極、及び前記第２の電極に接する電解質として機能している。
【００６５】
第１の実施の形態の変形例１では、セパレータ７が段部５１と電極５に挟まれて固定されているため、前記セパレータの端部の少なくとも一部は、前記段面と前記第１の電極に挟まれて固定されている。
【００６６】
段部５１を凹部１３の内壁全周に形成し、電極５と段部５１でセパレータ７の端部を全周に渡って固定することができ、この場合、前記セパレータの端部は、全周に渡って前記段面と前記第１の電極に挟まれて固定されている。
【００６７】
また、セパレータ７の大きさは、式（１）を満たしており、これによって、前記段面の上に置かれたセパレータの前記段面での移動可能な距離の最大値よりも、前記移動可能な方向に係る前記段面の長さが大きく設定されている。
更に、電極５が、金属リチウムによって活性化された酸化ケイ素（５０ｗｔ％）と導電助剤（４０ｗｔ％）とポリアクリル酸系の結着剤（２０ｗｔ％）で構成された電極シート、電極６が、リチウムーマンガンー酸素の元素がスピネル型の結晶構造を有する活物質（８５ｗｔ％）と導電助剤（１０ｗｔ％）とＰＴＦＥ系の結着剤（５ｗｔ％）で構成された電極シート、ガラス繊維で出来たセパレーター７と、１ＭのＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２をＰＣに溶解して電解液で、構成される電池を提供することもできる。ここで、正極と負極の大きさは、長さ１ｍｍ×幅１．５ｍｍ×厚み０．２ｍｍとすることができる。
【００６８】
また、電気二重層キャパシタ１は、例えば、携帯電話のメモリやクロックのバックアップ電源として使用することができる。
この場合、当該携帯電話は、電気二重層キャパシタ１で構成された電子部品と、主電源の電池を装着すると同時に前記電子部品に蓄電する蓄電手段と、メモリやクロックなどの所定の機能を発揮するほかの電子部品と、蓄電した電荷を放電してメモリやクロックに電力を供給するなど、前記蓄電した電荷を用いて前記他の電子部品に電力を供給する電力供給手段を備えた電子装置として機能している。
【符号の説明】
【００６９】
１  電気二重層キャパシタ
２  凹状容器
３  封口板
５  電極
６  電極
７  セパレータ
８  接合金属層
９  金属層
１０  端子
１１  金属層
１２  端子
１３  凹部
１５  金属層
１６  金属層
２１、２２  貫通電極
４１〜４５  シート材
５１、５２  段部
６１  端部
１００  電気二重層キャパシタ
１０２  凹状容器
１０３  封口板
１０５  負極電極
１０６  正極電極
１０７  セパレータ
１０８  接合金属層
１０９  金属層
１１０  負極端子
１１１  金属層
１１２  正極端子
１１３  凹部
１１５  金属層
【図１】
0005828503.tif 000002
【図２】
0005828503.tif 000003
【図３】
0005828503.tif 000004
【図４】
0005828503.tif 000005
【図５】
0005828503.tif 000006
【図６】
0005828503.tif 000007
【図７】
0005828503.tif 000008
【図８】
0005828503.tif 000009
【図９】
0005828503.tif 000010
【図１０】
0005828503.tif 000011